材料分揀裝置模型電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)PLC

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1、 信息與電氣工程學(xué)院 課程設(shè)計(jì)說明書 （2010/2011學(xué)年第一學(xué)期） 課程名稱 ： 可編程控制器應(yīng)用 題 目 ： 材料分揀裝置模型電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專業(yè)班級(jí) ： 電氣07-01班 學(xué)生姓名 ： 韓旭旭 學(xué) 號(hào)： 070060104 指導(dǎo)教師 ： 岑毅南、李兵 設(shè)計(jì)周數(shù) ： 兩

2、周 設(shè)計(jì)成績 ： 2011 年 1月 10日 目錄 一.課程設(shè)計(jì)目的………………………………………………………3 二.實(shí)驗(yàn)設(shè)備……………………………………………………………3 三.課程設(shè)計(jì)正文………………………………………………………3 3.1硬件設(shè)計(jì)…………………………………………………………3 3.2軟件設(shè)計(jì)…………………………………………………………6 3.2.1材料分揀的控制要求………………………………………6 3.2

3、.2系統(tǒng)源程序…………………………………………………6 3.2.3力控界面…………………………………………………11 四.調(diào)試方法……………………………………………………………11 五.課程設(shè)計(jì)總結(jié)………………………………………………………12 六.參考文獻(xiàn) …………………………………………………………13 引言 隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高, 傳統(tǒng)的人工分揀貨物的做法已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要。利用傳感器采集的信號(hào)對(duì)不同材質(zhì)和顏色的物料進(jìn)行自動(dòng)分揀為一些物流中心和工廠的效率提高提供了一個(gè)新方法。 材料分揀裝置采用臺(tái)式結(jié)

4、構(gòu)，配有控制器（PLC）或電氣接口、傳感器（光電式、電感式、電容式、顏色、磁感應(yīng)式）、旋轉(zhuǎn)編碼器、電動(dòng)機(jī)、輸送帶、氣缸、電磁閥、直流電源、空氣過濾減壓器等，構(gòu)成典型的機(jī)電一體化裝置。 材料分揀裝置由料塊倉庫、電動(dòng)輸送帶、自動(dòng)分揀部件、控制器和手動(dòng)操作盤組成。 料塊倉庫是一個(gè)手動(dòng)入庫自動(dòng)出庫的部件。使用時(shí)可將料塊放入倉庫中，當(dāng)光電傳感器感測(cè)到料塊時(shí)系統(tǒng)開始運(yùn)行，即啟動(dòng)輸送帶并由出庫氣缸將庫內(nèi)最底層料塊推入輸送帶。 電動(dòng)輸送帶是由交流減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)的皮帶式水平輸送裝置。它將料塊勻速平穩(wěn)的送至自動(dòng)分揀部件。 自動(dòng)分揀部件由傳感器、旋轉(zhuǎn)編碼器、微型直線氣缸及滑道組成。當(dāng)傳感器檢測(cè)到相應(yīng)料塊時(shí)，

5、對(duì)應(yīng)的氣缸將其推入應(yīng)去的滑道；當(dāng)料塊的材料或顏色為非分揀要求時(shí)，經(jīng)旋轉(zhuǎn)編碼器計(jì)量后對(duì)應(yīng)的氣缸將其推入應(yīng)去的滑道。 控制器采用PLC。它接受料倉傳感器、各料塊傳感器、旋轉(zhuǎn)編碼器、氣缸位置傳感器的信號(hào)，根據(jù)要求分別控制輸送帶電機(jī)和各電磁換向閥。 手動(dòng)操作盤可以通過按鈕控制裝置的各種動(dòng)作，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行的啟動(dòng)。 本裝置還可以與其他裝置聯(lián)機(jī)運(yùn)行，構(gòu)成連續(xù)性生產(chǎn)線模型。 電感式傳感器由三大部分組成：振蕩器、開關(guān)電路及放大輸出電路。振蕩器產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng)。當(dāng)金屬目標(biāo)接近這一磁場(chǎng)，并達(dá)到感應(yīng)距離時(shí)，在金屬目標(biāo)內(nèi)產(chǎn)生渦流，從而導(dǎo)致振蕩衰減，以至停振。振蕩器振蕩及停振的變化被后級(jí)放大電路處理并轉(zhuǎn)換成開關(guān)

6、信號(hào)，觸發(fā)驅(qū)動(dòng)控制器件，從而達(dá)到非接觸式之檢測(cè)目的。 電容式傳感器的感應(yīng)由兩個(gè)同軸金屬電極構(gòu)成，很像“打開的”電容器電極，該兩個(gè)電極構(gòu)成一個(gè)電容，串聯(lián)在RC振蕩回路內(nèi)。 電源接通時(shí)，RC振蕩器不振蕩，當(dāng)一個(gè)目標(biāo)朝著電容器的電極靠近時(shí)，電容器的容量增加，使振蕩器開始振蕩，通過后級(jí)電路的處理，將停振和振蕩兩種信號(hào)轉(zhuǎn)換成開關(guān)信號(hào)，從而起到了檢測(cè)有無物體存在的目的。該傳感器能檢測(cè)金屬物體，也能檢測(cè)非金屬物體，對(duì)金屬物體可以獲得最大的動(dòng)作距離，對(duì)非金屬物體動(dòng)作距離決定于材料的介電系數(shù)越大，可獲得的動(dòng)作距離越大。 材料分揀裝置是一個(gè)模擬自動(dòng)化工業(yè)生產(chǎn)過程的微縮模型，它使用了PLC、傳感器、位置控制、電

7、氣傳動(dòng)和氣動(dòng)等技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)不同材料的自動(dòng)分揀和歸類功能。該裝置采用架式結(jié)構(gòu)，配有控制器（PLC）或電氣接口、傳感器（光電式、電感式、電容式、顏色、磁感應(yīng)式）、旋轉(zhuǎn)編碼器、電動(dòng)機(jī)、輸送帶、氣缸、電磁閥、直流電源、空氣過濾減壓器等，構(gòu)成典型的機(jī)電一體化裝置。系統(tǒng)具有自動(dòng)化程度高、運(yùn)行穩(wěn)定、精度高、易控制的特點(diǎn)，能連續(xù)、大批量地分揀貨物，分揀誤差率低且人工勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低，可明顯提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。而且，分揀系統(tǒng)能靈活地與其他物流設(shè)備無縫連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的分配和管理。其設(shè)計(jì)采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的組裝，系統(tǒng)布局靈活，程序開發(fā)簡單，維護(hù)、檢修方便，可適應(yīng)進(jìn)行材料分揀的彈性生產(chǎn)線的需求，受場(chǎng)地等因素的影響不大

8、。同時(shí)，只要對(duì)本系統(tǒng)稍加修改即可實(shí)現(xiàn)各種不同生產(chǎn)線的要求。經(jīng)過對(duì)材料分揀裝置的實(shí)時(shí)監(jiān)控，證實(shí)該系統(tǒng)具有很高的穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性，能滿足監(jiān)控系統(tǒng)的需要。 一、課程設(shè)計(jì)目的 1.掌握PLC控制的基本原理, 掌握氣動(dòng)技術(shù)、傳感器技術(shù)、位置控制技術(shù)等內(nèi)容 2.掌握計(jì)算機(jī)監(jiān)控軟件，掌握計(jì)算機(jī)上位監(jiān)控 3.掌握氣動(dòng)方面的減壓器、濾清、氣壓指示,掌握與各類氣源之間的接線 二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備 1.材料分揀裝置模型 1臺(tái) 2.計(jì)算機(jī) 1臺(tái)

9、 3.編程電纜 1根 三、課程設(shè)計(jì)正文 3.1硬件設(shè)計(jì) 該裝置采用臺(tái)式結(jié)構(gòu)，內(nèi)置電源，配裝FP0系列主機(jī)，轉(zhuǎn)接面板上設(shè)計(jì)了可與其它PLC或單片機(jī)連接的轉(zhuǎn)接口。該裝置中，選用了顏色識(shí)別傳感器及對(duì)不同材質(zhì)敏感的電容式和電感式傳感器，分別被固定在網(wǎng)板上．允許重新安裝傳感器排列位置或選擇網(wǎng)板不同區(qū)域安裝(如三個(gè)傳感器集中裝在汽缸5附近的網(wǎng)板區(qū)域)?？稍黾泳幊屉y度，開發(fā)學(xué)員創(chuàng)造能力。本裝置還設(shè)置了氣動(dòng)方面的減壓器、濾清、氣壓指示等，可與各類氣源相連接。各傳感器布置見圖1。 (a)信號(hào)板圖

10、 (b) 傳感器位置圖 圖1各傳感器位置及信號(hào)板接口 1、氣源由二聯(lián)體左側(cè)進(jìn)氣口連接Φ6氣管,另一端接至氣源。（非長期使用，不要向油杯里注油） 2、當(dāng)選用外部PLC時(shí),可通過轉(zhuǎn)接板與I/O接口連接，見表1。 表2DB37針-D型接口 序號(hào) 對(duì)PLC的I/O口 硬板位置號(hào) 1 I1.3 1 2 I0.3 9 3 I1.2 2 4 I0.2 10 5 I1.1 3 6 I0.1 11 7 I1.0 4 8 I1.7 12 9 I1.4 5 10 I

11、0.4 13 11 I0.5 6 12 I1.6 14 13 I0.6 7 14 I0.0 15 15 I0.7 8 16 I1.5 16 17、18 Q0.2 C 21、22 Q0.0 A 23、24 Q0.1 B 25、26 Q0.3 D 27、28 Q0.4 E 29、30 Q0.5 KA 19、33-37 COM +24V 20 （0） 0 V 3、I/O地址分配表 分揀系統(tǒng)與PLC的I/O分配表 西門子PLC(I/O) 分揀系統(tǒng)接口(I/O) 備注 輸 入

12、部 分 I1.7 SFW1(推氣缸1動(dòng)作限位) I0.1 SFW2(推氣缸2動(dòng)作限位) I0.2 SFW3(推氣缸3動(dòng)作限位) I0.3 SFW4(推氣缸4動(dòng)作限位) I0.4 SFW5(下料氣缸動(dòng)作限位) I0.5 SA(電感傳感器) I0.6 SB(電容傳感器) I0.7 SC(顏色1傳感器) I1.0 SBW1(推氣缸1回位限位) I1.1 SBW2(推氣缸2回位限位) I1.2 SBW3(推氣缸3回位限位) I1.3 SBW4(推氣缸4回位限位) I1.4 SBW5(下料氣缸回位限位)

13、 I1.5 SD(顏色2傳感器) 預(yù)留傳感器 I1.6 SN(下料傳感器) 判斷下料有無 I0.0 UCP(計(jì)數(shù)傳感器) 輸 出 部 分 Q0.0 YV1(推氣缸1電磁閥) Q0.1 YV2(推氣缸2電磁閥) Q0.2 YV3(推氣缸3電磁閥) Q0.3 YV4(推氣缸4電磁閥) Q0.4 YV5(下料氣缸電磁閥) Q0.5 M(輸送帶電機(jī)) 3.2軟件設(shè)計(jì) 3.2.1 材料分揀的控制要求 1) 通電狀態(tài)下，下料時(shí)下料傳感器動(dòng)作，傳送帶運(yùn)行。電感傳感器檢測(cè)到鐵材料時(shí)，氣缸1動(dòng)作，將材料塊推下。 2) 電容傳

14、感器檢測(cè)到鋁材料時(shí)，氣缸2動(dòng)作將材料推下。 3) 顏色傳感器檢測(cè)到非金屬材料黃色塊時(shí)，氣缸3動(dòng)作將材料塊推下。 4) 其它顏色非金屬材料塊送到SD位置時(shí)，氣缸4動(dòng)作將材料塊推下。 5) 豎井式下料槽無下料時(shí)，傳送帶運(yùn)行一個(gè)行程自動(dòng)停機(jī)。 3.2.2 系統(tǒng)源程序 3.2.3力控界面 四、調(diào)試方法 1.通電狀態(tài)下，在顏色傳感器下方的傳送帶上，放置帶有某一顏色料塊，調(diào)節(jié)傳感器上的電位器，觀察窗口中紅黃（或綠）指示燈，當(dāng)兩燈恰同時(shí)發(fā)光時(shí)，該靈敏點(diǎn)即為料塊顏色檢出點(diǎn)。（注：順時(shí)針旋轉(zhuǎn)檢測(cè)色溫向低端移動(dòng)，否則反之） 2.在電感傳感

15、器下方的傳送帶上，放置鐵質(zhì)料塊，調(diào)整傳感器上兩螺母，使傳感器上下移動(dòng)，恰好使傳感器上端指示燈發(fā)光，該高度即為傳感器對(duì)鐵質(zhì)材料的檢出點(diǎn)。(不同檢測(cè)體的修正系數(shù)見圖2所示) 圖2 不同檢測(cè)體的修正系數(shù) 3.在電容傳感器下方的傳送帶上，放置鋁質(zhì)料塊，調(diào)整傳感器上兩螺母，使傳感器上下移動(dòng)，恰好使傳感器上端指示燈發(fā)光，該高度即為傳感器對(duì)鋁質(zhì)材料的檢出點(diǎn)。 4.氣壓表標(biāo)值建議調(diào)定在0.12 Mpa。 五、課程設(shè)計(jì)總結(jié) 兩周的PLC課程設(shè)計(jì)一轉(zhuǎn)眼就結(jié)束了，我們基本實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)預(yù)期的目的。通過這次設(shè)計(jì)實(shí)踐，我學(xué)會(huì)了PLC

16、的基本編程方法，對(duì)PLC的工作原理和使用方法有了更深刻的理解，同時(shí)也意識(shí)到了自己在知識(shí)的掌握上還有很多欠缺。在沒有做實(shí)踐設(shè)計(jì)以前，我們對(duì)知識(shí)的撐握都是理論上的，對(duì)一些細(xì)節(jié)沒有加以重視，當(dāng)我們把自己想出來的程序運(yùn)用到PLC中的時(shí)候，問題就出現(xiàn)了，不是不能運(yùn)行，就是運(yùn)行的結(jié)果和要求的結(jié)果不相符合。通過解決這些實(shí)踐中產(chǎn)生的問題，我們能夠更好的查漏補(bǔ)缺，在鞏固已經(jīng)掌握的知識(shí)的同時(shí)吸收到新的內(nèi)容。 團(tuán)隊(duì)合作精神是我在課程設(shè)計(jì)中的另外一個(gè)重要收獲。我們已經(jīng)有過好幾次課程設(shè)計(jì)的經(jīng)歷，不管課程題目怎么變，團(tuán)隊(duì)合作一直是我們的一個(gè)重要學(xué)習(xí)目的。通過團(tuán)隊(duì)的合作，我們能更加有效的解決設(shè)計(jì)中遇到的難題。俗話說，三人

17、行必有我?guī)?，通過互相學(xué)習(xí)交流，我們能收獲更豐富的知識(shí)。 最后，在設(shè)計(jì)的過程中，我們還得到很多老師和同學(xué)的幫助。在此，向他們表示最真誠的感謝！ 七、參考文獻(xiàn) 1 楊公源 可編程控制器（PLC）原理與應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社 2 常斗南 可編程控制原理、應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社 3 施敏芳 可編程控制器在生產(chǎn)流水線控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].華僑大學(xué)學(xué)報(bào) 4 樊尚春 傳感器技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社 5 王伯雄 測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：清華大學(xué)出版社 課程設(shè)計(jì) 評(píng) 語 課程設(shè)計(jì) 成 績 指導(dǎo)教師 （簽字） 年 月 日 13